ساختار کلی ربات‌ها

چه چیزی یک ماشین را از یک ربات متمایز می‌کند؟ چه ابتکارهایی یک ماشین را تبدیل به یک ربات می‌کند؟ اگر چه ساختار اصلی یک ربات بر اساس ساختار یک ماشین پیاده‌سازی شده است، اما موارد خاصی مانند محرک‌ها، حسگرها و پردازنده‌ها به ماشین اضافه شده است که آن را به یک ربات تبدیل می‌کند.

همچنین استفاده از ربات‌ها مزایای بسیار زیادی دارد که می‌تواند در بسیاری از امور صنعتی و کارهای خطرناک کمک بسیار بزرگی به نیروهای انسانی بکند.

ربات: پیشرفت‌هایی فراتر از یک ماشین

المان‌های ساختمان اصلی یک ربات بسیار شبیه به یک ماشین است. درست همانند یک ماشین دارای قطعات یا اعضای متحرکی است که از طریق انواع مختلف اتصالات به یکدیگر متصل می‌شوند و توسط موتور یا هر مکانیزم محرک دیگری به حرکت در می‌آیند و برای اجرای عملیات مشخص شده با یکدیگر حرکت می‌کنند. به همین ترتیب ساختار اساسی یک ربات شبیه به یک ماشین است، اما برخی پیشرفت های انجام شده یا قطعات اضافه شده به ماشین وجود دارد که آن را به یک ربات تبدیل می‌کند.

در ربات‌ها، موتورهای سروو جایگزین موتورهای ساده می‌شوند که دقیق‌تر هستند و مجهز به سنسورهایی برای ارسال اطلاعات و ارائه بازخورد می‌باشند. تعداد موتورهای محرک در ربات‌ها در مقایسه با ماشین‌هایی که عموماً دارای یک موتور محرک هستند، بیشتر است. همچنین کنترل‌کننده‌هایی وجود دارند که بر عملکرد حسگرها و محرک‌های مختلف در ربات‌ها نظارت می‌کنند، که با مجموعه دستورالعمل ارائه‌شده به محرک‌ها (موتورها) فرمان می‌دهند و از سنسورها بازخورد دریافت می‌کنند. این موارد تنها مجموعه‌ای از پیشرفت‌ها در ربات‌ها نسبت به ماشین‌ها هستند.

المان‌های سازنده ربات‌ها

علاوه بر بدنه یک ماشین، اجزای یک ربات را می‌توان به طور کلی به این صورت نام برد:

1-محرک‌ها: محرک‌ها اعضای مختلف ربات‌ها را بر اساس دستورات دریافتی از پردازنده (مقدار مشخص و نقطه زمانی، زاویه خطی مشخص شده) حرکت می‌دهند. علاوه بر این محرک، نیروی لازم را در اختیار اعضای مختلف ربات قرار می‌دهد. محرک‌ها می‌توانند الکتریکی نیز باشند مانند موتورهای مغناطیسی DC، موتورهای پله‌ای، سلنوئیدها، موتورهای آرمیچری یا هیدرولیک (مانند سیلندرهای خطی). موتورهای هیدرولیک و محرک‌ها در ربات‌ها نیز می‌توانند پنوماتیک یا نیوماتیک باشند.

در مورد "محرک چیست" و "انتخاب محرک" بیشتر بخوانید.

2-سنسورها: چه چیزی یک ربات را نسبت به یک ماشین، خاص‌تر و پیشرفته‌تر می کند؟ پاسخ این سوال، استفاده مناسب از سنسورها در محل‌های مناسب در یک ربات است. حسگر یا سنسور همان‌طور که از نامش پیداست، می‌تواند محیط اطراف و اشیاء مختلفی را که یک ربات با آن‌ها در تعامل است، حس کند. سنسورها همچنین در مورد حرکت محرک‌ها و سایر اعضای ربات، میزان حرکت آن‌ها، سرعت، شتاب و همین‌طور اطلاعاتی در مورد فشارها و نیروهای وارده را به سیستم پردازنده ارسال می‌کنند. برخی از سنسورهای پیشرفته مانند سنسور نوری، سنسور حرارتی و سنسور بینایی می‌توانند تصویر واضح‌تری از محیط اطراف ایجاد کنند و اطلاعات دقیق‌تری را در اختیار سیستم پردازنده قرار دهند.

3-پردازنده‌ها و کنترلرها: برای دادن فرمان شروع به محرک‌ها، دریافت و پردازش اطلاعات ارسال شده از سنسورها و سپس ارائه سیگنال‌های اصلاح شده به محرک‌ها، به سیستم پردازش و کنترل نیاز است. کنترلرها بر اساس عملکرد ربات برنامه‌ریزی می‌شوند. برای این منظور از نرم‌افزارهای خاصی استفاده می‌شود و برنامه‌نویسانی نیز در این زمینه وجود دارند. سنسورها اطلاعات را از طریق مبدل‌های سیگنال به پردازنده‌ها منتقل می‌کنند که سیستم پردازنده به نوبه خود سیگنال‌های اصلاح شده را منتشر می‌کنند.

اگرچه ربات‌ها محدودیت‌های خاصی در نحوه ساخت خود دارند، اما انسان‌ها می‌توانند بر اساس برنامه‌های مورد نظر از آن‌ها به‌طور کامل استفاده کنند. رباتیک راهی طولانی را پیموده است و یافته‌ها و پیشرفت‌های جدید هرگز پایانی ندارند. رباتیک یک فناوری بسیار پیشرفته است که در حال تلاش برای توسعه ربات‌ها برای کاربردهای مختلف می‌باشد.